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多因素耦合影响下的船舶运动建模与仿真研究
| 论文题名： | 多因素耦合影响下的船舶运动建模与仿真研究 |
| 关键词： | 船舶操纵运动性能;阻力系数;运动模型;数值模拟 |
| 摘要： | 在国际货物往来中，水路运输是众多运输方式中最经济的，并且水路运输货物周转量排在所有运输方式中的首位，是国际贸易的主要运输手段，全球约 90%的国际贸易是通过水路运输完成。同时随着国际国内双循环格局的形成，船舶也需要满足更多的运输要求以及更高的航行安全性，对于既要在内河中航行又需要在海域中航行的船舶，船舶遭遇的环境因素更为复杂多样，不同环境因素对船舶的操纵运动有着不同的影响。因此对船舶在多种环境因素影响下的操纵运动性能的研究是非常有必要的。 本文依据 MMG 建模思想，推导并建立船舶六自由度运动数学模型。以船、桨、舵的水动力性能为基础，考虑了相互之间的影响，分别建立船体、螺旋桨和舵的水动力数学模型。对船舶遭遇的风、流定常化以简化建模难度，从而得到风、流的数学模型，并且将船体简化为长方体以建立浪作用的数学模型。采用数值模拟方法对水面比降进行研究，得到船舶在不同比降水域中的阻力系数，完善船舶在比降水域中的运动模型。得到考虑风、浪、流和水面比降的船舶操纵运动模型，对船舶在多种环境因素影响下的操纵运动展开研究。首先进行了船舶在静水中的回转运动模拟，并将回转运动的特征参数与试验值进行了对比，验证了船舶运动仿真系统的可靠性。然后对船舶风、浪、流环境中的轨迹、垂荡、横摇、纵摇等运动信息进行了分析，对船舶在不同环境中的安全航行进行了总结。最后利用修正后的船舶运动模型分别进行船舶在比降水域中的直航和斜航运动，对其航速、轨迹进行了分析，总结了船舶在比降水域中的航行特点。 本文采用计算机仿真的方式，实现了船舶在多种环境因素下的操纵运动的模拟，同时还进行了船舶运动场景的仿真。研究了船舶在多种环境因素影响下的操纵运动性能，为船舶在多种环境因素影响下的安全航行提供了一些建议。开发的船舶运动仿真系统也为船舶在多因素耦合影响下的安全航行提供一些视景参考。 |
| 作者： | 罗意 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 范晓飚;冀楠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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